Descifran cómo se formaron las galaxias más enigmáticas del universo

Las galaxias son conjuntos formados por numerosas estrellas, gas, polvo y materia oscura, que se mantienen unidos por la acción de la gravedad. Las más pequeñas y menos brillantes se llaman “enanas” y contienen, aproximadamente, cien millones de estrellas. En el extremo opuesto se ubican las de gran dimensión y luminosidad, como la Vía Láctea, cuyo número de estrellas asciende a cientos de miles de millones.

Las galaxias ultradifusas (UDGs, por sus siglas en inglés) resultan muy extrañas porque comparten características de ambos extremos. Son tan grandes como la Vía Láctea, pero con una cantidad de estrellas entre cien y mil veces menor. En general, tienen una órbita elíptica en torno a los cúmulos, como se denomina a los conglomerados de miles de galaxias.

Por su escasa luminosidad y baja densidad estelar, las galaxias ultradifusas son muy difíciles de observar mediante telescopios. Eso explica por qué su existencia solo pudo ser corroborada hace un par de décadas. Si bien se han ido formulando diversas hipótesis acerca de su origen, para la comunidad astronómica su mecanismo de formación ha venido siendo siendo un enigma.

En astronomía, las galaxias se clasifican, entre otras cosas, por su ubicación. Ocurre que sus propiedades varían según dónde se encuentren: dentro de los cúmulos (en la “ciudad”), o fuera de ellos (en el “campo”).

Las que existen dentro de la “ciudad” son de coloración rojiza; por el contacto con otras galaxias, pierden sus gas, su polvo y tienen una baja tasa de formación estelar. Por el contrario, las que se encuentran desperdigadas en el “campo” son de coloración azulada, ya que mantienen sus componentes de gas y polvo, y en su interior se van formando nuevas estrellas.

Descubrir que en el “campo” existen galaxias ultradifusas con características de galaxias envejecidas (tonalidad rojiza, escasez de gas y de estrellas), similares a las que se encuentran dentro de los cúmulos (en la “ciudad”), planteó preguntas difíciles de responder.

Un estudio reciente ha realizado un aporte significativo que ayuda a despejar algunas de las dudas acerca de estos enigmáticos objetos.

El estudio es obra de un equipo internacional que incluye investigadores del Observatorio Astronómico de Córdoba y del Instituto de Astronomía Teórica y Experimental (IATE, dependiente de la Universidad Nacional de Córdoba y del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)), todas estas instituciones en Argentina.

El trabajo, liderado por José Benavides, del Observatorio Astronómico de Córdoba y del IATE, se hizo empleando simulaciones numéricas cosmológicas de última generación (TNG50), que permiten estudiar todos los entornos posibles de manera simultánea y en alta resolución.

Galaxia ultradifusa DF2. Está ubicada a una distancia de aproximadamente 65,2 millones de años luz. (Foto: NASA / ESA / P. van Dokkum (Yale University)

Por su potencial, el equipo de investigación utilizó las simulaciones TNG a modo de “máquina del tiempo” con la que retroceder al pasado. Seleccionaron algunas galaxias ultradifusas y, a partir de su estado y ubicación actual, fueron retrocediendo hacia el pasado por los distintos momentos de su desarrollo y evolución.

Así descubrieron que en sus orígenes, hace miles de millones de años, las galaxias ultradifusas eran galaxias enanas típicas dentro de un cúmulo. En algún momento pasaron por el centro de ese conglomerado y las enormes fuerzas gravitacionales las eyectaron violentamente fuera de los límites del cúmulo.

En ese proceso, perdieron todo su gas y con él la posibilidad de formación de nuevas estrellas. Justamente, esa escasez de estrellas les otorga su tonalidad rojiza. Además, las galaxias ultradifusas expulsadas quedaron aisladas, con una órbita muy elíptica en torno al cúmulo.

Los resultados obtenidos por el equipo permiten inferir que debería haber muchas más galaxias ultradifusas, que todavía no han sido identificadas.

“Están acechando en la oscuridad, clamando por ser halladas por poderosos telescopios combinados con ingeniosas técnicas observacionales. Las galaxias de bajo brillo superficial son, sin lugar a dudas, una frontera que debemos atravesar para tener una idea acabada de cómo se forman las galaxias a lo largo de la evolución cósmica de miles de millones de años”, señala a Argentina Investiga Mario Abadi, uno de los autores del estudio e investigador del Observatorio Astronómico de Córdoba.

Los resultados de la investigación han sido publicados en la revista académica Nature Astronomy. (Fuente: Argentina Investiga / Universidad Nacional de Córdoba)